CN107942030B - 一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置，包括底座，所述底座的上部四周设置有侧板，侧板的上部盖设有上盖板，所述侧板包括设置在底座左右两侧的左侧板和右侧板、设置在底座后侧的后板以及设置在底座前侧且开有若干透气孔的前板；所述上盖板上设置有至少一个垂直应力加载油缸，所述左侧板和右侧板上分别设置有至少一个水平应力加载油缸，所述前板的中部还设置有圆形钻孔开口。其结构简单，便于安装操作，在荷载状态下完成能够对排出钻孔的钻屑进行收集实验、煤层封孔、裂隙封堵实验，同时可以进行抽漏气实验。

Description

一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置及方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，尤其涉及一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置及方法。

背景技术

煤层瓦斯抽采是煤矿治理瓦斯的根本技术手段，同时瓦斯抽采也是井下开采煤层气的重要技术措施。目前在我国，制约井下瓦斯抽采浓度提高的关键因素在于抽采钻孔的漏气，即外部空气经由裂隙进入抽采钻孔，尤其在煤层钻孔瓦斯抽采中该问题更为显著。封孔技术则是煤层瓦斯抽采的关键技术环节，随着抽采理论以及相关封孔技术的发展，国内外出现多种封孔方法，如：聚氨酯封孔、“两堵一注”式封孔以及封孔器封孔等；为了降低钻孔漏气，出现了封堵后钻孔的裂隙封堵技术以及封堵一体化技术，但是由于煤矿井下的环境复杂多变性以及封孔的隐蔽性，很难评判一封孔项技术的优劣，也难以科学的对某一封孔技术进行改进以及对钻孔漏气机理的研究。因此，从实验室模拟实验的角度研究该问题显得尤为重要。

目前，国内存在的瓦斯抽采封孔模拟实验装置有：专利（CN201610543410.X）公开了一种本煤层瓦斯抽采实验模拟装置，其可以实现煤层钻进以及瓦斯抽采有效抽采半径的模拟；专利（CN201611019706.8）公开了一种瓦斯抽采与煤自燃耦合致灾实验模拟装置及方法，该专利可以实现煤矿井下瓦斯抽采过程中瓦斯抽采与煤自燃耦合致灾过程的模拟；专利（CN201610680939.6）公开了一种煤矿瓦斯抽采钻孔漏气位置检测实验室模拟系统及方法，用于检测瓦斯抽采钻孔漏气位置，但是以上发明均不能实现瓦斯抽采钻孔封孔以及漏气模拟。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置及实验方法。其结构简单，便于安装操作，在荷载状态下完成能够对排出钻孔的钻屑进行收集实验、煤层封孔、裂隙封堵实验，同时可以进行抽漏气实验。

本发明采用的技术方案为：

一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置，包括底座，所述底座的上部四周设置有侧板，侧板的上部盖设有上盖板，所述侧板包括设置在底座左右两侧的左侧板和右侧板、设置在底座后侧的后板以及设置在底座前侧且开有若干透气孔的前板；所述上盖板上设置有至少一个垂直应力加载油缸，所述左侧板和右侧板上分别设置有至少一个水平应力加载油缸，所述左侧板、右侧板和上盖板的内侧均设置有加载板，所述的加载板与垂直应力加载油缸和水平应力加载油缸一一对应设置，且均与相应的垂直应力加载油缸和水平应力加载油缸的伸缩杆固定连接；所述前板的中部还设置有圆形钻孔开口。

作为优选，所述实验装置还包括抽漏气封孔装置，所述底座、左侧板、右侧板、前板、后板、水平应力加载油缸及加载板通过螺栓连接成第一组合体，进而在第一组合体内部形成一个上部开口的实验腔，所述实验腔内设置有相似模拟材料，所述相似模拟材料上与圆形钻孔开口的对应位置处开有钻孔，所述抽漏气封孔装置通过圆形钻孔开口插入到钻孔内。

作为优选，所述抽漏气封孔装置包括抽气封孔管以及位于抽气封孔管内的封孔注浆细管和裂隙封堵液注浆细管，所述抽气封孔管与相似模拟材料的内部相连通，所述封孔注浆细管的前端开口后端密封，所述封孔注浆细管和抽气封孔管之间设置有多条连接管，所述连接管的内端与封孔注浆细管相连通，外端从抽气封孔管的侧壁穿出，所述抽气封孔管的外部与连接管的外端对应设置有钻孔密封胶套，所述封孔注浆细管通过连接管与钻孔密封胶套的内腔相连通；所述裂隙封堵液注浆细管的前端开口，后端从抽气封孔管的侧壁穿出。

作为优选，抽漏气封孔装置的轴向长度小于相似模拟材料中钻孔的轴向长度。

作为优选，所述连接管有三条，则与之相对应的钻孔密封胶套也有三个，从前往后依次为第一钻孔密封胶套、第二钻孔密封胶套和第三钻孔密封胶套，所述裂隙封堵液注浆细管的后端位于第二钻孔密封胶套和第三钻孔密封胶套之间。

作为优选，所述底座、上盖板、左侧板、右侧板、前板和后板上均布有加强筋，且各部件均通过螺钉相连接固定。

作为优选，所述透气孔在前板的加强筋以内的中心圆形区域密集分布；所述圆形钻孔开口的前方设置有钻屑收集器，所述钻屑收集器通过法兰盘与前板相连接；所述底座的中心位置开有若干供模型内部监测数据线通过的数据线孔。

采用本发明的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征是实验方法按以下步骤进行：

第一步，将上述底座、左侧板、右侧板、前板、后板、水平应力加载油缸及加载板通过螺栓连接成第一组合体，进而在第一组合体内部形成一个上部开口的实验腔，在底座、左侧板、右侧板、前板、后板、水平应力加载油缸及加载板进行组合时，在各个部件结合部位涂抹保证结合部位密封性的白乳胶；

将配制好的相似模拟材料铺设至实验腔中,铺设材料期间，在测试位置安装压力传感器，然后将上盖板、垂直应力加载油缸以及对应加载板通过螺栓固定连接成第二组合体，最后将第一组合体与第二组合体通过螺栓固定连接；

第二步，同时对水平应力加载油缸和垂直应力加载油缸供液，以恒定加载速率使得模型应力达到实验要求值；

第三步，通过前板中的圆形钻孔开口实现煤层钻孔成孔的模拟，并通过钻屑收集器采集钻屑，通过计算钻屑量M、测量钻孔体积V、相似模拟材料密度rho，可以定性计算成孔过程中钻孔围岩的裂隙体积VL,计算公式满足：

VL=（M-V*rho）/rho

第四步，采用抽漏气封孔装置对钻孔进行密封，封孔注浆细管后端密封端位于钻孔的内端，并使抽漏气封孔装置的轴向长度小于模型中钻孔的轴向长度，即，在钻孔末端存在自由的空间；

第五步，赋予抽漏气封孔装置中抽气封孔管一定的负压，对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量；

第六步，在第五步实验的基础上，关掉抽采负压，且通过抽漏气封孔装置对钻孔周围裂隙进行封堵，之后对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量。

作为优选，所述第三步中通过前板中的圆形钻孔开口实现煤层钻孔成孔的模拟的具体步骤为：通过空气压缩机对煤电钻供压风，带动煤电钻旋转，钻头通过圆形钻孔开口切割煤体进而实现煤层瓦斯抽采成孔的模拟；在钻孔周围布置声发射传感器，监测成孔过程中，钻具对煤岩体的扰动作用；进一步的，通过调节垂直应力加载油缸和水平应力加载油缸，从而改变竖直荷载和水平荷载等级，可以实现不同水平应力-竖直应力组合下煤层钻孔成孔的模拟。

作为优选，所述第四步中采用抽漏气封孔装置对钻孔进行密封的具体步骤为：将抽漏气封孔装置放入相似模拟材料的钻孔中，连接负压管路、真空泵、调压球阀、负压表、数显式气体流量仪以及钻孔密封器材，通过封孔注浆细管将注浆封孔材料注入三个钻孔密封胶套中，三个胶套膨胀后注浆压力升高，升高到一定值时，将封孔注浆细管卡死，防止浆液外流；

所述第五步中赋予抽漏气封孔装置中抽气封孔管一定的负压，对模型进行抽漏气的具体步骤为：将封孔注浆细管以及裂隙封堵液注浆细管伸出抽气封孔管外部的一段塞入抽气封孔管内，将抽气封孔管接入负压管路，开启真空泵进行抽漏气；在煤层钻孔成孔过程中以及成孔后地应力煤体持续流变作用下，钻孔变形，钻孔周围煤体裂隙发育，进而导致钻孔漏气，外部气体经由前板的透气孔进入相似模拟材料，最后在负压作用下抽出相似模拟材料；

所述第六步中对钻孔周围裂隙进行封堵，之后对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量的具体步骤为：

经过第五步的抽气后，对钻孔进行裂隙封堵，此时，将抽气封孔管与负压管路断开，取出裂隙封堵液注浆管塞入抽气封孔管的部分，通过裂隙封堵液注浆管将裂隙封堵液注入第二钻孔密封胶套和第三钻孔密封胶套之间的区域，进而实现对钻孔的裂隙封堵；最后，将裂隙封堵液注浆管卡死，防止浆液外流，并将裂隙封堵液注浆管伸出抽气封孔管的部分塞入抽气封孔管，再次将抽气封孔管接入负压管路，开启真空泵进行抽漏气。

本发明的有益效果为：（1）本发明能够监测成孔过程中，钻具对煤岩体的扰动作用；并且，在成孔过程中，钻屑随麻花钻杆的旋转排出钻孔，并经由钻屑收集装置收集钻屑；

（2）改变竖直荷载和水平荷载等级，可以实现不同水平应力-竖直应力组合下煤层的钻进；进而可实现不同应力水平下，钻孔围岩的震动响应的测试以及钻屑的收集。

（3）抽气封孔装置结构紧凑，布置合理，能够实现对钻孔的注浆封孔、对钻孔的裂隙封堵以及抽漏气，可以多次反复使用，封孔注浆及抽漏气效率高；

（4）应用该装置的试验方法能够开展如下实验研究：

① 抽采负压/封孔段长度/注浆封孔材料对钻孔的漏气量的影响；

② 漏气处置过程中，不同裂隙封堵材料的可注性以及漏气处置效果研究；

③ 裂隙封堵材料注入率（裂隙封堵材料体积/裂隙体积）与漏气量相关性研究；

④ 不同应力水平下，钻孔的流变及声发射特性实验研究；

⑤ “二次膨胀”封孔材料对钻孔流变的影响；

⑥ 瓦斯抽采钻孔（或封孔段）围岩失稳破坏时空演化机制。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的爆炸视图；

图3为图1中抽漏气封孔装置的立体结构示意图；

图4为图3的剖视图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置，包括底座1，底座1的上部四周设置有侧板，侧板的上部盖设有上盖板7，侧板包括设置在底座1左右两侧的左侧板2和右侧板3、设置在底座1后侧的后板4以及设置在底座1前侧且开有若干透气孔的前板6；上盖板7上设置有至少一个垂直应力加载油缸8，左侧板2和右侧板3上分别设置有至少一个水平应力加载油缸9，左侧板2、右侧板3和上盖板7的内侧均设置有加载板10，加载板10与垂直应力加载油缸8和水平应力加载油缸9一一对应设置，且均与相应的垂直应力加载油缸8和水平应力加载油缸9的伸缩杆固定连接；前板6的中部还设置有圆形钻孔开口11。

本实验装置还包括抽漏气封孔装置12，底座1、左侧板2、右侧板3、前板6、后板4、水平应力加载油缸9及加载板10通过螺栓连接成第一组合体，进而在第一组合体内部形成一个上部开口的实验腔，本发明的实验腔的尺寸为400mm×800mm×400m，实验腔内充填以煤粉作为骨料的相似模拟材料16，相似模拟材料16上与圆形钻孔开口11的对应位置处开有钻孔，抽漏气封孔装置12通过圆形钻孔开口11插入到钻孔内，为了方便抽漏气封孔装置12抽气，抽漏气封孔装置12的轴向长度小于相似模拟材料16中钻孔的轴向长度。通过垂直应力加载油缸8和水平应力加载油缸9对充填的相似模拟材料16进行加载，实现初始水平/竖直地应力模拟；通过圆形钻孔开口11实现煤层成孔；通过钻孔窥视获取不同时期钻孔壁裂隙形态。

抽漏气封孔装置12包括抽气封孔管121以及位于抽气封孔管121内的封孔注浆细管122和裂隙封堵液注浆细管123，抽气封孔管121与相似模拟材料16的内部相连通，封孔注浆细管122的前端开口后端密封，封孔注浆细管122和抽气封孔管121之间设置有多条连接管124，连接管124的内端与封孔注浆细管122相连通，外端从抽气封孔管121的侧壁穿出，抽气封孔管121的外部与连接管124的外端对应设置有钻孔密封胶套；封孔注浆细管122通过连接管124与钻孔密封胶套的内腔相连通；裂隙封堵液注浆细管122的前端开口，后端从抽气封孔管121的侧壁穿出。

连接管124有三条，则与之相对应的钻孔密封胶套也有三个，从前往后依次为第一钻孔密封胶套125、第二钻孔密封胶套126和第三钻孔密封胶套127，裂隙封堵液注浆细管122的后端位于第二钻孔密封胶套126和第三钻孔密封胶套127之间。

底座1、上盖板7、左侧板2、右侧板3、前板6和后板4上均布有加强筋13，且各部件均通过螺钉相连接固定。

透气孔5在前板6的加强筋13以内的中心圆形区域密集分布。

圆形钻孔开口11的前方设置有钻屑收集器14，钻屑收集器14通过法兰盘与前板6相连接。

底座1的中心位置开有若干供模型内部监测数据线通过的数据线孔15。

应用本发明涉及的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，按以下步骤进行：

第一步，将上述底座1、左侧板2、右侧板3、前板6、后板4、水平应力加载油缸9及加载板10通过螺栓连接成第一组合体，进而在第一组合体内部形成一个上部开口的实验腔，在底座1、左侧板2、右侧板3、前板6、后板4、水平应力加载油缸9及加载板10进行组合时，在各个部件结合部位涂抹保证结合部位密封性的白乳胶；

将配制好的相似模拟材料16铺设至实验腔中,铺设材料期间，在测试位置安装压力传感器。然后将上盖板7、垂直应力加载油缸8以及对应加载板10通过螺栓固定连接成第二组合体，最后将第一组合体与第二组合体通过螺栓固定连接；

第二步，同时对水平应力加载油缸9和垂直应力加载油缸8供液，以恒定加载速率使得模型应力达到实验要求值；

第三步，通过前板6中的圆形钻孔开口11实现煤层钻孔成孔的模拟，并通过钻屑收集器14采集钻屑，通过计算钻屑量M、测量钻孔体积V、相似模拟材料密度rho，可以定性计算成孔过程中钻孔围岩的裂隙体积VL,计算公式满足：

VL=（M-V*rho）/rho

第四步，采用抽漏气封孔装置12对钻孔进行密封，封孔注浆细管122后端密封端位于钻孔的内端，并使抽漏气封孔装置12的轴向长度小于模型中钻孔的轴向长度，即，在钻孔末端存在自由的空间；

第五步，赋予抽漏气封孔装置12中抽气封孔管121一定的负压，对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量；

第六步，在第五步实验的基础上，关掉抽采负压，且通过抽漏气封孔装置12对钻孔周围裂隙进行封堵，之后对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量。

通过该实验装置采集的数据，能够开展如下实验研究：

① 抽采负压/封孔段长度/注浆封孔材料对钻孔的漏气量的影响；

② 漏气处置过程中，不同裂隙封堵材料的可注性以及漏气处置效果研究；

③ 裂隙封堵材料注入率（裂隙封堵材料体积/裂隙体积）与漏气量相关性研究；

④ 不同应力水平下，钻孔的流变及声发射特性实验研究；

⑤ “二次膨胀”封孔材料对钻孔流变的影响；

⑥ 瓦斯抽采钻孔（或封孔段）围岩失稳破坏时空演化机制。

应用本实验装置的第三步通过前板中的圆形钻孔开口实现煤层钻孔成孔的模拟的具体步骤为：通过空气压缩机对煤电钻供压风，带动煤电钻旋转，钻头通过圆形钻孔开口11切割煤体进而实现煤层瓦斯抽采成孔的模拟。在钻孔周围布置声发射传感器，监测成孔过程中，钻具对煤岩体的扰动作用；并且，在成孔过程中，钻屑随麻花钻杆的旋转排出圆形钻孔开口11，并经由钻屑收集器14收集钻屑。改变竖直荷载和水平荷载等级，可以实现不同水平应力-竖直应力组合下煤层钻孔成孔的模拟。

在第三步实验的基础上，第四步中采用抽漏气封孔装置对钻孔进行密封的具体步骤为：通过圆形钻孔开口11对钻孔实施密封，具体操作如下，将抽漏气封孔装置12放入相似模拟材料16的钻孔中，连接负压管路、真空泵、调压球阀、负压表、数显式气体流量仪以及钻孔密封器材，通过封孔注浆细管122将注浆封孔材料注入三个钻孔密封胶套125、126、127中，三个胶套膨胀后注浆压力升高，升高到一定值时，将封孔注浆细管122卡死，防止浆液外流。

在第四步的基础上，第五步中赋予抽漏气封孔装置中抽气封孔管一定的负压，对模型进行抽漏气的具体步骤为：将封孔注浆细管122以及裂隙封堵液注浆细管123伸出抽气封孔管121外部的一段塞入抽气封孔管121内，从而方便将抽气封孔管121接入负压管路，开启真空泵进行抽漏气；经由注浆泵以及封孔注浆细管122初步注浆封孔后，并不对钻孔进行裂隙封堵。在煤层钻孔成孔过程中以及成孔后地应力煤（岩）体持续流变作用下，钻孔变形，钻孔周围煤体裂隙发育，进而导致钻孔漏气，外部气体经由前板6的透气孔5进入相似模拟材料16，最后在负压作用下抽出相似模拟材料16。

在第五步的基础上，第六步中对钻孔周围裂隙进行封堵，之后对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量的具体步骤为：抽气一段时间后，对钻孔进行裂隙封堵，此时，将抽气封孔管121与负压管路断开，取出裂隙封堵液注浆管123塞入抽气封孔管121的部分，通过裂隙封堵液注浆管123将裂隙封堵液注入第二钻孔密封胶套126和第三钻孔密封胶套127之间的区域，进而实现对钻孔的裂隙封堵。最后，将裂隙封堵液注浆管123卡死，防止浆液外流，并将裂隙封堵液注浆管123伸出抽气封孔管121的部分塞入抽气封孔管121，从而方便再次将抽气封孔管121接入负压管路，开启真空泵进行抽漏气。

应用本发明涉及的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置及方法，能够实现后续的工作：

（1）同种煤（岩）条件下，不同应力下钻屑量特征实验研究；

通过具体工作过程一中测得不同应力下，钻屑的排出量，进而更加深入地研究煤层钻进过程中钻屑量与应力之间的关系；

通过钻屑收集器14采集钻屑，通过计算钻屑量M、测量钻孔体积V、相似模拟材料密度rho，可以定性计算成孔过程中钻孔围岩的裂隙体积VL,计算公式满足：

VL=（M-V*rho）/rho

（2）软-硬复合煤体成孔过程中钻孔围岩力学响应实验研究；

此类实验虽然不是设计本发明的最初目的，但是利用该实验装置可以很容易实现该实验研究，进而研究软硬复合煤层钻进过程中的钻具偏向问题。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征在于：使用双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置，该装置包括底座，所述底座的上部四周设置有侧板，侧板的上部盖设有上盖板，所述侧板包括设置在底座左右两侧的左侧板和右侧板、设置在底座后侧的后板以及设置在底座前侧且开有若干透气孔的前板；所述上盖板上设置有至少一个垂直应力加载油缸，所述左侧板和右侧板上分别设置有至少一个水平应力加载油缸，所述左侧板、右侧板和上盖板的内侧均设置有加载板，所述的加载板与垂直应力加载油缸和水平应力加载油缸一一对应设置，且均与相应的垂直应力加载油缸和水平应力加载油缸的伸缩杆固定连接；所述前板的中部还设置有圆形钻孔开口；

所述实验装置还包括抽漏气封孔装置，所述底座、左侧板、右侧板、前板、后板、水平应力加载油缸及加载板通过螺栓连接成第一组合体，进而在第一组合体内部形成一个上部开口的实验腔，所述实验腔内设置有相似模拟材料，所述相似模拟材料上与圆形钻孔开口的对应位置处开有钻孔，所述抽漏气封孔装置通过圆形钻孔开口插入到钻孔内；

所述抽漏气封孔装置包括抽气封孔管以及位于抽气封孔管内的封孔注浆细管和裂隙封堵液注浆细管，所述抽气封孔管与相似模拟材料的内部相连通，所述封孔注浆细管的前端开口后端密封，所述封孔注浆细管和抽气封孔管之间设置有多条连接管，所述连接管的内端与封孔注浆细管相连通，外端从抽气封孔管的侧壁穿出，所述抽气封孔管的外部与连接管的外端对应设置有钻孔密封胶套，所述封孔注浆细管通过连接管与钻孔密封胶套的内腔相连通；所述裂隙封堵液注浆细管的前端开口，后端从抽气封孔管的侧壁穿出；

一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，按以下步骤进行：

第一步，将上述底座、左侧板、右侧板、前板、后板、水平应力加载油缸及加载板通过螺栓连接成第一组合体，进而在第一组合体内部形成一个上部开口的实验腔，在底座、左侧板、右侧板、前板、后板、水平应力加载油缸及加载板进行组合时，在各个部件结合部位涂抹保证结合部位密封性的白乳胶；

将配制好的相似模拟材料铺设至实验腔中,铺设材料期间，在测试位置安装压力传感器，然后将上盖板、垂直应力加载油缸以及对应加载板通过螺栓固定连接成第二组合体，最后将第一组合体与第二组合体通过螺栓固定连接；

第二步，同时对水平应力加载油缸和垂直应力加载油缸供液，以恒定加载速率使得模型应力达到实验要求值；

第三步，通过前板中的圆形钻孔开口实现煤层钻孔成孔的模拟，并通过钻屑收集器采集钻屑，通过计算钻屑量M、测量钻孔体积V、相似模拟材料密度rho，可以定性计算成孔过程中钻孔围岩的裂隙体积VL,计算公式满足：

VL=（M-V*rho）/rho

第四步，采用抽漏气封孔装置对钻孔进行密封，封孔注浆细管后端密封端位于钻孔的内端，并使抽漏气封孔装置的轴向长度小于模型中钻孔的轴向长度，即，在钻孔末端存在自由的空间；

第五步，赋予抽漏气封孔装置中抽气封孔管一定的负压，对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量；

第六步，在第五步实验的基础上，关掉抽采负压，且通过抽漏气封孔装置对钻孔周围裂隙进行封堵，之后对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量；

所述第三步中通过前板中的圆形钻孔开口实现煤层钻孔成孔的模拟的具体步骤为：通过空气压缩机对煤电钻供压风，带动煤电钻旋转，钻头通过圆形钻孔开口切割煤体进而实现煤层瓦斯抽采成孔的模拟；在钻孔周围布置声发射传感器，监测成孔过程中，钻具对煤岩体的扰动作用；通过调节垂直应力加载油缸和水平应力加载油缸，改变竖直荷载和水平荷载等级，实现不同水平应力-竖直应力组合下煤层钻孔成孔的模拟。

2.根据权利要求1所述的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征在于：抽漏气封孔装置的轴向长度小于相似模拟材料中钻孔的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征在于：所述连接管有三条，则与之相对应的钻孔密封胶套也有三个，从前往后依次为第一钻孔密封胶套、第二钻孔密封胶套和第三钻孔密封胶套，所述裂隙封堵液注浆细管的后端位于第二钻孔密封胶套和第三钻孔密封胶套之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征在于：所述底座、上盖板、左侧板、右侧板、前板和后板上均布有加强筋，且各部件均通过螺钉相连接固定。

5.根据权利要求4所述的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征在于：所述透气孔在前板的加强筋以内的中心圆形区域密集分布；所述圆形钻孔开口的前方设置有钻屑收集器，所述钻屑收集器通过法兰盘与前板相连接；所述底座的中心位置开有若干供模型内部监测数据线通过的数据线孔。

6.根据权利要求1所述的一种双向加载瓦斯抽采漏气模拟实验装置的实验方法，其特征是：所述第四步中采用抽漏气封孔装置对钻孔进行密封的具体步骤为：将抽漏气封孔装置放入相似模拟材料的钻孔中，连接负压管路、真空泵、调压球阀、负压表、数显式气体流量仪以及钻孔密封器材，通过封孔注浆细管将注浆封孔材料注入三个钻孔密封胶套中，三个胶套膨胀后注浆压力升高，升高到一定值时，将封孔注浆细管卡死，防止浆液外流；

所述第五步中赋予抽漏气封孔装置中抽气封孔管一定的负压，对模型进行抽漏气的具体步骤为：将封孔注浆细管以及裂隙封堵液注浆细管伸出抽气封孔管外部的一段塞入抽气封孔管内，将抽气封孔管接入负压管路，开启真空泵进行抽漏气；在煤层钻孔成孔过程中以及成孔后地应力煤体持续流变作用下，钻孔变形，钻孔周围煤体裂隙发育，进而导致钻孔漏气，外部气体经由前板的透气孔进入相似模拟材料，最后在负压作用下抽出相似模拟材料；

所述第六步中对钻孔周围裂隙进行封堵，之后对模型进行抽漏气，通过流量计记录漏气量的具体步骤为：

经过第五步的抽气后，对钻孔进行裂隙封堵，此时，将抽气封孔管与负压管路断开，取出裂隙封堵液注浆管塞入抽气封孔管的部分，通过裂隙封堵液注浆管将裂隙封堵液注入第二钻孔密封胶套和第三钻孔密封胶套之间的区域，进而实现对钻孔的裂隙封堵；最后，将裂隙封堵液注浆管卡死，防止浆液外流，并将裂隙封堵液注浆管伸出抽气封孔管的部分塞入抽气封孔管，再次将抽气封孔管接入负压管路，开启真空泵进行抽漏气。